《氣相色譜儀檢定規(guī)程》經(jīng)過三次制修訂，從JJG 700— 1990《 氣相色譜儀檢定規(guī)程》到1999 年實施的JJG 700— 1999《 氣相色譜儀檢定規(guī)程》，再到現(xiàn)行的JJG 700— 2016《氣相色譜儀檢定規(guī)程》，檢定規(guī)程在計量性能要求、檢定項目和檢定方法方面進行了多次修改和完善，但對于檢定過程中的細節(jié)沒有過多深入的講解，加之一些檢定或?qū)嶒炄藛T由于缺乏大量實踐和經(jīng)驗積累，會出現(xiàn)檢定結(jié)果存在差異或誤判的情況。為得到準確可靠的檢定結(jié)果，需要檢定人員充分掌握檢定規(guī)程要求，了解不同檢測器原理和性能，掌握儀器的檢定前準備和參數(shù)條件設(shè)置優(yōu)化，解決和排除檢定中常見的問題。

筆者結(jié)合自身多年工作實踐經(jīng)驗，總結(jié)了使用新版氣相色譜儀檢定規(guī)程進行檢定的方法要點，對檢定前、中、后的注意事項和規(guī)程中未展開的細節(jié)內(nèi)容進行詳細探討，為規(guī)范和高效地完成氣相色譜儀檢定工作提出有效建議，望對提高氣相色譜儀檢定人員技術(shù)水平，提高檢定的規(guī)范性和準確可靠性提供幫助。

本文摘選自《化學分析計量》202205期，有改動

1.1　確定標準物質(zhì)和檢定項目

儀器檢定前，檢定員需與客戶溝通了解儀器的檢測器類型和儀器日常使用情況，判斷儀器屬于首次檢定還是后續(xù)檢定，確定相應檢定用標準物質(zhì)和檢定項目。檢測器有兩種類型，一種類型為濃度型檢測器，如熱導檢測器（TCD）、電子捕獲檢測器（ECD）；另一種是質(zhì)量型檢測器，如火焰離子化檢測器（FID），火焰光度檢測器（FPD）、氮磷檢測器（NPD）等。根據(jù)檢定規(guī)程，不同類型檢測器氣相色譜儀使用不同的標準物質(zhì)進行檢定，相應地設(shè)置不同的檢定條件。常用氣相色譜檢測器的特點、檢定條件和檢定合格技術(shù)指標見表1。氣相色譜儀檢定需選用國家有證標準物質(zhì)，要求標準物質(zhì)的不確定度要符合檢定規(guī)程對標準物質(zhì)不確定度要求，即相對擴展不確定度U ≤ 3%（k=2）并在有效期內(nèi)妥善保管。

1.2　確定選用的氣相色譜柱

檢定氣相色譜儀時要選擇合適的色譜柱，需要綜合考慮檢定所用標準物質(zhì)的性質(zhì)和分析需求、色譜柱的規(guī)格參數(shù)、檢定時長和效率等因素。JJG700— 2016《 氣相色譜儀檢定規(guī)程》規(guī)定色譜柱的選擇為5% OV–101，80～100 目白色硅烷化載體（或其它能分離的固定液和載體）填充柱或毛細柱。一般檢測現(xiàn)場使用毛細柱的情況更多。

選擇合適的用于檢定的色譜柱要綜合考慮柱子的極性、長度、內(nèi)徑、膜厚等參數(shù)，這就要求檢定員或?qū)嶒灢僮魅藛T能理解讀懂毛細管柱規(guī)格參數(shù)的標注信息。一般情況下，柱子的包裝盒上和柱子的標簽處都清晰地標注柱子的參數(shù)。毛細管柱的規(guī)格參數(shù)是由固定相種類、長度、內(nèi)徑和膜厚等要素組成的。例如毛細管柱標注為“DB–5 型，30 m×0.25mm，0.25 μm”，DB–5 型表示固定相種類，固定相為5% 苯基和95% 二甲基聚硅氧烷，“30 m×0.25mm，0.25 μm”分別表示為柱長為30 m，內(nèi)徑為0.25 mm，膜厚為0.25 μm。標注為“DB–1 型，20m×0.18 mm，0.14 μm”的毛細管柱，表示此毛細管柱的固定相為DB–1 型，即固定相為100% 二甲基聚硅氧烷，“20 m×0.18 mm，0.14 μm”分別表示柱長為20 m，內(nèi)徑為0.18 mm，膜厚為0.14 μm。

選擇色譜柱首先要考慮柱子的極性。色譜柱根據(jù)固定相的極性來分類，主要可分為非極性、弱極性、中等極性和強極性色譜柱。固定相極性由取代基團的極性及其相對量確定。選擇柱子的極性的一般原則是相似相容原則。一般氣相色譜檢定用的毛細柱常選型號為DB–5、HP–5、RTX–5 、BP–5、CP–Sil 8 CB、SPB–5、國產(chǎn)SE–54 等弱極性柱子和DB–1、HP–1、RTX–1、BP–1、SPB–1、國產(chǎn)OV–1、國產(chǎn)SE–30 等非極性柱子。

商品化氣相色譜毛細管柱的長度從5 m 至100m 不等，柱長會影響溶質(zhì)的保留時間、柱頭壓力、柱流失及成本。一般在內(nèi)徑和膜厚相同的情況下，增加柱子長度可以提高分離度，但分析時間也會增長，柱流失也會增加。檢定時選用太長的柱子一般會增加檢定時間，導致檢定效率降低。蕞常見的毛細管色譜柱長度規(guī)格是30 m，也是檢定中蕞常使用柱長。

商品化毛細管柱柱子內(nèi)徑規(guī)格有0.1、0.15、0.18、0.2、0.25、0.32、0.45、0.5、0.8 mm 等尺寸。色譜柱的液膜薄厚會影響柱容量、柱流失、惰性、溫度上限和保留時間。實驗室蕞常用的規(guī)格是0.25 mm內(nèi)徑色譜柱。此外，不同商品化毛細管柱有0.1～20μm 等不同規(guī)格膜厚，常見的色譜柱膜厚是0.25、0.5、1.0 μm，其中應用蕞廣泛的膜厚規(guī)格是0.25μm。氣相色譜儀檢定中蕞常用的毛細管柱的參數(shù)為“DB–5 型，30 m×0.25 mm，0.25 μm”毛細管柱以及類似性質(zhì)的毛細管柱。

1.3　檢定前儀器和色譜柱的準備

檢定前要溝通了解儀器日常使用情況、使用頻率和狀態(tài)。如果待檢定的氣相色譜儀通過熱解吸裝置或頂空裝置進樣，需要將連接的管路拆卸下來，通過進樣口直接進樣。NPD 檢測器在新的銣珠開始使用前，為獲得高穩(wěn)定性還需要進行銣珠老化處理。

在氣相色譜儀檢定前，如存在以下幾種情況需要進行柱子老化：（1）新色譜柱新啟用；（2）儀器已停用很長一段時間；（3）儀器使用一段時間后基線波動較大或出現(xiàn)鬼峰等情況。特別是對于高靈敏度檢測器，如ECD 檢測器等，檢定前由于沒有做好色譜柱老化和高溫烘烤檢測器工作，造成基線波動過大，會影響檢定結(jié)果。

安裝毛細管柱的操作要點：安裝色譜柱前，檢查毛細管柱的柱頭是否堵塞，平整切割柱頭，毛細管柱兩頭插入氣化室和檢測器達正確的位置和深度，選擇合適的密封圈，要保證柱子不超溫運行，換好毛細柱之后再開機。毛細管柱老化方法可參考如下步驟：將色譜柱進口端連接進樣口，連接FID 檢測器或TCD 檢測器時要將出口端連接在檢測器上，對于連接高靈敏度檢測器（如ECD、FPD），柱子出口不要連接ECD 或FPD 檢測器，而是放置在柱溫箱中，同時檢測器入口用死堵堵住。安裝好柱子后通載氣，先用載氣吹掃色譜柱15 min 后運行升溫程序，將柱溫從60 ℃左右以5～10 ℃ /min 升溫速率升溫到老化溫度（老化溫度可參照色譜柱說明書，一般低于色譜柱的蕞高溫度30 ℃或者比實際分析操作溫度高30 ℃），升至老化溫度后恒溫30 min 到120 min，直到基線穩(wěn)定，進樣口和檢測器的溫度一般設(shè)置為高于柱箱溫度30～50 ℃。

檢定時氣相色譜檢定的儀器參數(shù)要根據(jù)氣相色譜儀檢定規(guī)程中推薦的參數(shù)、色譜柱的類型和儀器說明書要求等進行設(shè)置，再根據(jù)標準物質(zhì)中溶質(zhì)和溶劑的分離效果和出峰時間對儀器參數(shù)進行適當調(diào)整和優(yōu)化。其中，檢定時柱流速和柱溫的設(shè)定尤其關(guān)鍵，檢定規(guī)程中給出了各檢測器檢定時推薦的柱溫參數(shù)，并要求流速設(shè)為適當值或參考儀器說明書要求。柱流速和柱溫設(shè)定值合適與否直接影響分離效果、出峰時間和柱效，設(shè)定值的選擇和檢定過程中的調(diào)整優(yōu)化都對檢定員的色譜基本理論知識和實驗經(jīng)驗積累提出了要求。一般而言，柱流速越大，柱溫越高，分離效果越差。如果標準物質(zhì)溶劑和溶質(zhì)色譜峰沒有分開或目標色譜峰有拖尾，應適當降低柱流速或柱溫。但在保證分離效果的情況下，可增大流速、增高柱溫來減小保留時間，提高檢定效率。

這里需要特別指出的是柱流速、柱溫的參數(shù)設(shè)定還要充分考慮選擇的柱子的極性、長度、內(nèi)徑、膜厚等。檢定時，一般檢定選用30 m 長毛細管柱。如選用60 m 柱子，其它參數(shù)不變，目標峰的出峰時間可能是使用30 m 柱子時的兩倍，當選用60 m 柱子等長柱子時，可適當增大柱流速和柱溫，縮短溶質(zhì)保留時間，提高檢定效率。色譜柱直徑會影響柱效、溶質(zhì)的保留時間、柱頭壓力和載氣流速等因素。需要根據(jù)經(jīng)驗綜合判斷，選擇合適的柱流速，一般色譜柱內(nèi)徑越大，流速設(shè)置越大。在檢定時，0.25 mm 內(nèi)徑的色譜柱一般流速設(shè)置為1～2 mL/min，0.32 mm 內(nèi)徑的柱子一般流速設(shè)置為1～4 mL/min，0.53 mm 內(nèi)徑的色譜柱一般流速設(shè)置為5～20 mL/min，可根據(jù)實際應用情況和分離效果適當減少或增加。

色譜柱膜厚也會影響柱效、溶質(zhì)的保留時間和柱流失等。根據(jù)塔板理論，增加膜的厚度相當于增加塔板數(shù)，吸附和脫附交換的次數(shù)就會增加，在一定程度上就會增加分離效果，保留時間也會隨之增加。氣相色譜檢定時，如果選用的柱子液膜較厚，為縮短目標峰保留時間，提高檢定效率，在保證分離效果的前提下，應適當增加流速，縮短目標峰的保留時間。如檢定一臺安捷倫科技有限公司生產(chǎn)的配備FID 檢測器的氣相色譜儀，使用RTX–5 型柱子（30 m×0.53 mm，0.5 μm），將柱流量增大設(shè)為13.5mL/min，柱前壓力為83.596 kPa，柱溫設(shè)為160 ℃，用正十六烷– 異辛烷標準物質(zhì)進樣后，正十六烷與異辛烷分離度良好，于2.74 min 就出現(xiàn)溶質(zhì)正十六烷的目標峰，提高了檢定的效率。

尾吹氣流量的設(shè)置值與色譜柱類型尺寸和檢測器類型有關(guān)，一般填充柱不用尾吹氣，毛細柱需要設(shè)定尾吹氣，這是因為檢測器一般要求的載氣流量為20 mL/min 左右，而毛細柱的柱流速遠低于此，不能滿足檢測器的較佳操作條件，所以需要在柱后增加尾吹氣。為保障檢測器能在高靈敏度狀態(tài)下工作，一般FID、NPD、FPD 設(shè)置柱內(nèi)載氣和尾吹氣的流量總和為30 mL/min 左右，ECD 則需要設(shè)置流量總和為40～60 mL/min，可用總流量參考值減去柱內(nèi)載氣流量得到尾吹氣流量的參考設(shè)置值。

2.2　分流模式設(shè)定

氣相色譜檢定一般采用不分流模式，是因為不分流進樣，可保證樣品全部進入色譜柱，有助于對分析樣品準確定量，消除分流歧視影響，又可以提高分析靈敏度。如果采用分流模式則存在分流歧視，具體是由于不均勻氣化，在一定分流比條件下，不同樣品組分的實際分流比是不同的，造成進入色譜柱的樣品組成不同于原來的樣品組成，影響定量分析準確度，對檢測限的計算也會存在一定影響。比如分流比為n∶1，一般計算檢出限時實際進樣量以進樣量/（n+1）來計算，但實際上由于分流歧視等因素的影響，導致計算的實際進樣量不準確，代入檢測限計算公式計算的結(jié)果會存在一定偏差。所以，檢定時采用分流模式以及引入分流比來計算檢測限，這種方法的準確性嚴格來說是值得商榷的。氣相色譜檢定推薦采用不分流模式，但由于不分流進樣溶劑峰易出現(xiàn)嚴重拖尾，易掩蓋溶質(zhì)目標峰，易發(fā)生柱污染，這就對對檢定條件優(yōu)化和檢定人員經(jīng)驗提出了更高要求和挑戰(zhàn)，檢定員可參考本文2.1 的內(nèi)容進行儀器條件的設(shè)定和優(yōu)化，不斷積累經(jīng)驗參數(shù)。

2.3　程序升溫檢定的操作要點

在實際分析應用中，氣相色譜方法經(jīng)常采用程序升溫的形式。這是因為在實際應用中分析的組分經(jīng)常比較復雜、樣品的沸程較寬，當設(shè)定柱溫恒定進行分析時，各組分經(jīng)常難以完全分離且峰形較差，柱溫設(shè)定太高則分離度下降，柱溫設(shè)定太低則分析時間延長。所以常采用柱溫程序升溫方法來改善后流出組分的分離度和峰形。根據(jù)檢定規(guī)程規(guī)定，僅首次檢定時對程序升溫重復性項目進行檢定，沒有程序升溫功能的氣相色譜儀也不檢定此項。由于實踐次數(shù)少，一些檢定員對這個項目的檢定方法、記錄格化76 學分析計量 2022 年，第31 卷，第5 期式、數(shù)據(jù)處理等掌握不好。現(xiàn)以一臺賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)的1300E 型氣相色譜儀程序升溫的實際檢定操作為例進行說明，以供參考。把溫度計的探頭固定在柱箱中部，不要貼在柱箱內(nèi)壁上。選定初溫為60 ℃，終溫為200 ℃，升溫速率為10 ℃ /min。待初溫穩(wěn)定后，進行程序升溫，并記錄數(shù)據(jù)，按公式（1）計算相應點的相對偏差△ t，取其蕞大值為程序升溫重復性。該實驗重復3次。具體實驗數(shù)據(jù)見表2。

2.4　手動進樣操作要點

手動進樣時，為了確保針尖和針筒內(nèi)沒有氣泡要反復推拉注射器。手動進樣速度要快，一般應在1 s 之內(nèi)完成，針尖一般要插到底，要到達襯管中部蕞高溫度區(qū)，使樣品快速氣化。進樣時間過長或位置不對，會造成峰展寬、前伸或拖尾變形。

2.5　樣品進樣后色譜不出峰問題排查

樣品進樣后色譜如果不出峰，可考慮和排查進樣系統(tǒng)、檢測器等存在的問題，排查是否存在如下問題：樣品瓶內(nèi)樣品量不足、進樣口隔墊漏氣、自動進樣器進樣針漏氣或堵塞、色譜柱與進樣口和檢測器兩端連接漏氣或堵塞、進樣口溫度或柱溫設(shè)置太低、氫火焰離子化檢測器沒點著火或火焰熄滅，未加上極化電壓等。這里值得注意的是若采用氫火焰離子化檢測器（FID 檢測器）、火焰光度檢測器（FPD 檢測器）時，可先檢查檢測器是否點著火，一般氫氣流速太小或載氣流量太大等情況可能導致點不著火或熄火。檢查火焰正常與否的方法一般是在FID 檢測器的排氣口放置表面光亮的金屬片、玻璃片或鏡子，如有水霧冷凝在其表面，說明檢測器火焰正常。如果確定火焰正?？稍倥挪槠渌鼏栴}。

3.1　檢定時規(guī)范原始記錄，注意記錄有效信息

（1）要記錄清楚檢測器類型、選用標準物質(zhì)的名稱和濃度。

（2）濃度型檢測器如TCD 檢測器和ECD 檢測器：涉及到載氣流速校準，需要記錄檢測器溫度、室溫、大氣壓、流速等信息，根據(jù)規(guī)程中載氣流速校正公式進行載氣流速計算。

（3）FPD 檢測器配置不同濾光片來測定硫或者磷等峰，使用394 nm 的濾光片測定硫的色譜，使用526 nm 的濾光片測定磷的色譜峰。要記錄清楚儀器配置，F(xiàn)PD 檢測器是用于測硫還是測磷，兩者檢出限的計算公式不相同，明確記錄測定的色譜峰是硫還是磷，才能正確地代入相應的計算公式。

（4）記錄峰面積、漂移噪聲時，要注意把數(shù)值和對應的單位記錄清楚，有些儀器要明確記錄儀器的量程檔位。

3.2　數(shù)據(jù)處理時注意單位換算

在數(shù)據(jù)處理時，注意單位的換算。根據(jù)JJG700— 2016《 氣相色譜儀檢定規(guī)程》規(guī)定，F(xiàn)ID 和NPD 檢測器基線噪聲的單位為pA，F(xiàn)PD 檢測器基線噪聲的單位為nA。如果工作站的縱坐標測量值為電壓值（以mV 為單位），需要將其換算為電流值，單位符合檢定規(guī)程要求。有些國產(chǎn)儀器要根據(jù)使用儀器的量程檔位，查找量程檔位對應的高阻值進行換算，島津等國外儀器要根據(jù)說明書等資料確定二者之間的換算關(guān)系，進行單位和量值的轉(zhuǎn)換，將噪聲由顯示的電壓值轉(zhuǎn)化為以電流值表示。但在檢測限計算時，因公式中分子與分母中的相關(guān)單位會抵消，基線噪聲就不必都轉(zhuǎn)化為以電流值表示，只需保證計算公式分子中基線噪聲單位與峰面積的縱坐標單位一致即可，基線噪聲的單位并不影響檢測限的計算。例如有的廠家峰面積單位為mV · s，基線噪聲的單位為毫伏（mV），計算時就不必進行單位轉(zhuǎn)換可直接進行計算；有的廠家基線噪聲的單位為毫伏（mV），峰面積單位為μV · s，可將公式中分子中基線噪聲單位與峰面積的縱坐標單位轉(zhuǎn)化為一致，分子分母中相應單位可相互抵消。

另外，還需要注意的是當采用ECD 檢測器時峰面積單位為μV ·s 時，要轉(zhuǎn)化為以mV ·min 為單位，帶入檢測限的計算公式中。

3.3　使用Excel 數(shù)據(jù)處理簡化工作量

氣相色譜儀的檢定數(shù)據(jù)可用Excel 處理計算，方便提高數(shù)據(jù)處理的效率和實現(xiàn)標準化。用Excel計算時，要根據(jù)具體情況進行歸類、設(shè)計和調(diào)整，也要注意單位換算。